基于新型对偶复合左右手传输线的高性能带阻滤波器设计

利用交指螺旋线结构和枝节贴片设计了一种新型对偶复合左右手传输线结构.采用电磁全波仿真软件和Bloch-Floquet理论对其进行研究,计算并提取了其色散曲线,研究结果表明该对偶复合左右手传输线结构具有良好的带阻特性,并且阻带内2个传输零点独立可控.在此基础上采用2个单元结构级联的方式设计了一款具有小型化特性的性能优越的带阻滤波器,进行实物加工并使用适量网络分析仪测试,测量结果与仿真结果吻合较好,表明所设计的带阻滤波器中心频率为3.56 GHz,阻带带宽为39.3％,阻带矩形度为0.85,通带带宽为4.47～8.42GHz,整体性能优越.此外所设计的带阻滤波器整体尺寸为0.237λ×0.145λ（λ为中心频率在自由空间波长）,小型化优势明显.

新型对偶复合左右手传输线电磁特性研究

采用缺陷地结构和加载枝节贴片的方法,设计了一种结构简单的新型对偶复合左右手传输线,并深入研究了其电磁特性。采用Bloch-Floquet理论和全波仿真软件推导并计算了该结构的色散曲线,理论和仿真结果吻合较好,证明了该结构为对偶复合左右手传输线结构。给出了该结构的等效电路模型,并提取了相应电路结构参数。采用电磁扫描仿真,分析了结构参数的变化对其电磁特性的影响。相对于文献[8～9]中结构,该结构相对简单,参数易于调节;同时,该结构具有对称性,能够更好的应用于微带天线的设计。

加载新型复合左右手传输线单元的宽带单极子天线设计

提出了一种新颖的一维复合左右手传输线(CRLH-TL)单元,并将其加载到传统微带馈电的单极子天线上,设计出一种宽带的变形单极子天线。该宽带天线工作在1.67~2.67GHz,相对带宽达到了46%,有效地覆盖了DCS(Digital Cellular System,1710~1880MHz)、PCS(Personal Communication Service,1850~1990MHz)、Wi-Fi(Wireless Fldelity,2400~2480MHz)等多个通信频段。首先,利用CRLH-TL的相位补偿效应,结合传统单极子天线的自身谐振,得到多个谐振工作频点;然后,通过参数优化,使得其中的两个工作频点相互靠近形成一个更宽的工作频段,并且在工作频段内获得了较好的增益和稳定的方向图。最后,对所设计的天线进行实物加工并测试,测试结果与仿真结果吻合良好。

基于D-CRLH传输线的带阻滤波器

提出了一种新型对偶复合左右手传输线(Dual Composite Right/Left-handed Transmission Line,D-CRLHTL)结构,该结构单元由T型缺陷地(T-shaped defected ground structure,T-DGS)结构以及矩形贴片短截线组成,基于对传输线单元结构传输特性的全波仿真分析,设计了一款带阻滤波器。由于利用了基于T-DGS的D-CRLH传输线,该带阻滤波器具有较小的尺寸和更加陡峭的边沿特性。实验结果和仿真设计结果吻合较好:阻带中心频率为4.15GHz,插入损耗为30dB,3dB带宽为1.9GHz,20dB带宽为1.55GHz。

新型D-CRLH传输线宽带带阻滤波器设计

提出一种新颖的对偶复合左右手传输线(D-CRLH TL)结构单元,设计了一款小型化四阶宽带带阻滤波器。通过缝隙耦合形成左手电容和右手电感,位于结构下方的矩形贴片形成右手电容,与矩形贴片相连接的短截线形成左手电感。可以通过改变矩形贴片宽度和短截线的长度来调节带阻滤波器的中心频率和带宽。滤波器有效设计尺寸为11.5 mm×6.7 mm,等于0.23λ×0.13λ(λ为中心频率在自由空间的波长),尺寸较小。仿真测试结果表明该滤波器阻带中心频率为5.6 GHz,20 d B阻带带宽为50%,50 d B阻带带宽为30%。

基于新型D-CRLH-TL的双频带阻滤波器设计

通过将对称交指螺旋线应用于传统的对偶复合左右手传输线(D-CRLH-TL)结构,改进设计了一种新型的D-CRLH-TL结构。采用全波仿真软件对其电磁特性进行了研究,结果表明:改进结构具有良好的带阻特性,阻带内具有两个相互独立的传输零点,并且整体尺寸减小了30%,有效地实现了小型化。在此基础上,利用所提出的D-CRLH-TL结构设计了一款性能优越的双频带阻滤波器。对所设计滤波器进行实物加工并测试,结果表明所设计的滤波器两个阻带中心频率分别为3.47GHz和5.21GHz,阻带带宽分别为26.8%和10%,能够有效抑制WLAN和WMAX频段对超宽带通信的干扰。同时,相比于传统的带阻滤波器结构,所设计带阻滤波器的整体尺寸为20.9mm×12.6mm(0.24λ×0.15λ),仅为传统结构的50%,小型化优势明显。

CRLH-TL引领未来多频带小型化低损耗传输新变革

文章从左右手复合传输线(CRLH-TL)的机理出发,以传输特性为依据,阐述了其与传统平面传输线的相位响应区别,揭示了构成的左手传输线(LH-TL)的正向非线性及右手传输线(RH-TL)的负向线性传输特性导致的任意两个频率下四分之波长独特的响应及任意一个频率下的零度响应特征。根据这一原理,论证了不同于传统CRLH-TL而体现高选择性的T形双频带传输线和高设计灵活性的多频带传输网络的优越特性。上述不同结构的传输线分别应用于双频带威尔金森功分器和三频带的吉赛尔功分器两种无源器件的设计,证实了CRLH-TL具有实现多频带、小型化、低损耗传输的优异特性,为CRLH-TL引领未来小型化低损耗传输新变革提供了强有力的理论及实验依据。

基于CSRR-HMSIW和紧凑型短路CRLH-TL谐振器的双带滤波器研究

提出了一种基于半模基片集成波导加载互补开口谐振环(CSRR-HMSIW)和紧凑型短路复合左右手传输线(CRLH-TL)谐振器的新型双带滤波器设计方法.根据CSRR-HMSIW结构的传输特性和短路CRLH-TL结构的色散特性,找到一种CSRR-HMSIW和短路CRLH-TL结构间的结合方式.精确设计CSRR的边长,确定CSRR-HMSIW谐振器的谐振频点,在低频段实现以该谐振点为中心频点的第一个通带;精确设计短路复合左右手叉指长度,确定短路CRLH-TL结构的谐振频点,实现以该谐振频点为中心的第二个通带,同时利用两短路CRLH-TL间耦合进一步增强第二通带的传输特性和抑制特性.设计了两个通带的中心频率分别为2.25GHz和2.97GHz,实测插损小于1.9dB和带外抑制达到25dB以上,测试与模拟仿真结果基本一致.